一種弱光弱風充電控制電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明為一種弱光弱風充電控制電路，屬于電控節能技術領域，特別適用于作為無人值守的小型供電系統，例如光伏發電及風力發電新能源供電的路燈、高層鐵塔的監控系統使用等。
【背景技術】
[0002]現在的光伏發電及風力發電，往往都配置蓄電池，在白天和有風的情況下蓄電池充電儲存電能，維持夜間及無風情況下給負載供電。但在光線減弱或風力減弱的情況下，光伏發電或風力發電輸出的電壓低于蓄電池電壓時，充電停止。這時光伏發電或風力發電的輸出能量沒有得到利用，浪費了部分能源。如何將這部分能源也利用起來，則是一個新課題。

【發明內容】

[0003]本發明針對以上問題，設計一款弱光弱風充電控制電路，本發明的特征是:弱光弱風充電控制電路由窗口比較器，升壓器，同步控制三部分組成，同步控制電路與升壓器電路同時由窗口比較器產生的使能信號控制啟動或停止。
[0004]1)，窗口比較器設定了輸入電壓Uin的下閥值A和上閥值1]2兩個電壓閥值，當輸入電壓Uin的值小于下閥值仏時或大于上閥值1]2時，這兩種情況下都禁止后續升壓器電路和同步控制電路工作；只有當輸入電壓Uin的值介于下閥值仏和上閥值U 2之間時，才啟動后續升壓器電路和同步控制電路工作；窗口比較器還產生一個使能信號控制后續升壓器啟動或停止；窗口比較器的具體電路如下:電阻R1的一端連接輸入電壓Uin的正極(1)，電阻R1的另一端連接電阻R2的一端，電阻R2的另一端連接輸入電壓Uin的負極(2) ；PNP三極管V2的發射極連接輸入電壓Uin的正極(1 )，三極管V2的集電極連接電阻R3的一端，電阻R3的另一端連接電阻R4的一端和電容C1的一端以及電阻R1和電阻R2的串聯節點(3)，電容C1的另一端連接輸入電壓Uin的負極(2);電阻R5的一端連接輸入電壓Uin的正極
(1)，電阻R5的另一端連接穩壓管VD1的負極和三極管V2的基極，穩壓管VD1的正極連接電阻R6的一端，電阻R6的另一端連接三端可調精密電壓基準N1的陰極K和電阻R0的一端，三端可調精密電壓基準N1的陽極A和電阻R0的另一端連接輸入電壓Uin的負極(2)，電阻R4的另一端連接三端可調精密電壓基準N1的參考R ;從電阻R6和三端可調精密電壓基準N1的串聯節點(4)引出使能信號控制升壓器啟動或停止。
[0005]2)，升壓器電路選取現有集成電路作控制芯片，控制芯片的起停控制引腳連接窗口比較器產生的使能信號；去掉了常規升壓器電路中的肖特基二極管，該肖特基二極管由后續同步控制電路替代。
[0006]3)，同步控制電路具體如下:二極管VD3的負極、穩壓管VD5的負極以及電容C2的一端連接最終輸出電壓Uout的正極(5);二極管VD3的正極連接穩壓管VD4的負極，穩壓管VD4的正極連接輸入電壓Uin的負極(2);穩壓管VD5的正極連接電阻R7的一端，電阻R7的另一端連接二極管VD6的正極，二極管VD6的負極連接N溝道場效應管VI的柵極和PNP三極管V3的發射極，三極管V3的集電極和場效應管VI的源極連接輸入電壓Uin的負極(2);三極管V3的基極連接到二極管VD3的正極與穩壓管VD4的負極這個串聯節點上，三極管V3的基極還連接到電阻R7的另一端與二極管VD6的正極這個串聯節點上；電容C2的另一端連接穩壓管VD5的正極與電阻R7的一端這個串聯節點上；肖特基二極管VD7的正極連接場效應管VI的漏極，肖特基二極管VD7的負極連接場效應管VI的源極；場效應管VI的漏極作為最終輸出電壓Uout的負極(6)，負載RL連接在最終輸出電壓Uout的正極(5)和負極
[6]之間。
[0007]當光伏發電或風力發電的輸出高于蓄電池電壓時，該控制電路不干預、影響蓄電池正常充電；而當光伏發電或風力發電的輸出低于蓄電池電壓時，則啟動一個升壓電路，繼續給蓄電池充電，這樣便成功地解決了弱光弱風情況下不能充電的難題，比較充分地利用了弱光弱風能量。
[0008]該弱光弱風充電控制電路由窗口比較器，升壓器，同步控制三部分組成，它們分別對應附圖中A、B、C三個虛線框內的電路。因弱光弱風情況下發出的電本就微弱，要特別注意解決好提高電路效率的問題，增加C虛線框內同步控制電路能提高電能傳輸效率。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明弱光弱風充電控制電路一個實施例的電路圖，升壓器采用了集成電路QX5305作控制芯片。
[0010]圖2為升壓器常規電路，與圖1相比較，增加了一個肖特基二極管VD03，省去了同步控制這部分電路。
【具體實施方式】
[0011]圖1是本發明弱光弱風充電技術一個實施例，以下以光伏發電為例來進一步解釋附圖和發明所在，若是風力發電則需將發出的交流電整流濾波成直流輸出即可。
[0012]圖1所示電路圖中有A、B、C三個虛線框，A虛線框內的電路為窗口比較器，B虛線框內的電路為升壓器，c虛線框內的電路為同步控制。
[0013]先解釋作為窗口比較器的A虛線框的功能。設光伏發電發出的直流電壓為Uin(以下簡稱Uin為輸入電壓)，其中(1)端為正極，(2)端為負極，輸入電壓Uin為窗口比較器供電，窗口比較器可感知Uin電壓的高低。如果光線較強，輸入電壓Uin高于某個電壓值，可供蓄電池正常充電，這個值約定稱作上閥值；或者是光線非常弱(例如夜間)，輸入電壓Uin低于某個電壓值，這個值約定稱作下閥值；在這兩種情況下都禁止B虛線框內的升壓器電路和C虛線框內的同步控制電路工作。只有當輸入電壓Uin的值介于下閥值和上閥值之間，則啟動B虛線框內的升壓器電路和C虛線框內的同步控制電路工作。
[0014]A虛線框內的窗口比較器具體電路如下:電阻R1的一端連接輸入電壓Uin的正極
(1)，電阻R1的另一端連接電阻R2的一端，電阻R2的另一端連接輸入電壓Uin的負極(2);PNP三極管V2的發射極連接輸入電壓Uin的正極(1)，三極管V2的集電極連接電阻R3的一端，電阻R3的另一端連接電阻R4的一端和電容C1的一端以及電阻R1和電阻R2的串聯節點(3)，為下文敘述方便計，把節點(3)約定稱為“分壓節點”，電容C1的另一端連接輸入電壓Uin的負極(2);電阻R5的一端連接輸入電壓Uin的正極(1)，電阻R5的另一端連接穩壓管VD1的負極和三極管V2的基極，穩壓管VD1的正極連接電阻R6的一端，電阻R6的另一端連接三端可調精密電壓基準N1的陰極K和電阻R0的一端，三端可調精密電壓基準N1的陽極A和電阻R0的另一端連接輸入電壓Uin的負極(2)，電阻R4的另一端連接三端可調精密電壓基準N1的參考R ;從電阻R6的另一端和三端可調精密電壓基準N1的陰極K的串聯節點(4)引出使能信號控制升壓器啟動或停止，為下文敘述方便計，把節點(4)約定稱為“使能節點”。
[0015]標號為N1的元件型號為TL431，是三端可調精密電壓基準，該元件有陰極K、陽極A和參考R三個引腳。本實施例將N1元件變通作比較器用，當分壓節點(3)的電壓高于2.5伏時，N1元件導通，使能節點(4)便處于低電平狀態；反之當分壓節點(3)的電壓低于2.5伏時，N1元件截止，使能節點(4)便處于高電平狀態。
[0016]電阻R1和電阻R2串聯后接在輸入電壓Uin的兩端，光伏電池在不同光照強度下發出的電壓大小不同，電阻R2上的分壓作為輸入電壓Uin的取樣電壓。若輸入電壓Uin足夠高，分壓節點(3)的電壓可達到2.5伏或以上，可使N1元件導通，使能節點(4)便為低電平；否則N1元件為截止狀態，使能節點(4)便為高電平。
[0017]在三極管V2截止的情況下，分壓節點(3)的電壓U3= Uin [ R2/ (R1+R2)]，若要使U3彡2.5伏，則必須Uin =U^ 2.5 [ 1+(R2/R1)]伏，這個U i電壓值作為輸入電壓Uin的下閥值。一旦U3> 2.5伏，使能節點(4)便為低電平，適當選取穩壓管VD1的穩壓值，使仏電壓此時能擊穿穩壓管VD1，于是三極管V2便得到基極電流而導通[該基極電流由(1)端一VI的發射極一穩壓管VD1 —電阻R6 — N1元件TL431 — (2)端]，忽略三極管V2的導通壓降，此時電阻R3與電阻R1成并聯關系，設電阻R3與電阻R1并聯后的值為Rr，而Rr<R1。若要保持 U3> 5 伏，則必須 Uin = U2^ 2.5[1+ (R2/Rr)]伏。由于 Rr<Rl，所以U2> U i，這個U2電壓值作為輸入電壓Uin的上閥值。
[0018]當輸入電壓Uin >上閥值仏時，分壓節點(3)上的電壓U3> 2.5伏，使能節點(4)便為低電平，由于使能節點(4)連接集成電路QX5305的起停控制引腳“EN”，起停